天气雷达在天气预报预警中的应用研究

天气雷达在天气预报预警中的应用研究

热孜亚•克比尔1，刘新强2*

1.阿克苏地区人工影响天气办公室 843000；2.阿克苏地区沙雅县气象局 842200

摘要：随着经济和科技的发展，气象业务的科技水平得到了提高，我国天气雷达技术不断创新和应用。现阶段，新一代天气雷达已被普遍应用于天气预报预警服务中，利用天气雷达监测和预警功能，有效提高了天气预报预警服务的质量。本文阐述了天气雷达的构成及工作原理等，详细分析了天气雷达在天气预报预警中的具体应用，并进一步总结了天气雷达在天气预报预警工作中的重要意义。

关键词：天气雷达；天气预报预警；应用；原理

引言

天气雷达能够对台风、暴雨及强对流天气等进行有效的监测和预警，在我国天气预报预警服务中发挥着重要作用，因此我国致力于天气雷达技术的研究开发。建国之初，我国天气雷达技术一片空白，但我国一直十分重视天气雷达技术，经过多年的研究和发展，截止2022年11月我国已形成了由237部新一代天气雷达组成的国家骨干网雷达监测网，极大的推动了我国气象服务、环境保护等。气象部门应充分利用天气雷达的优势，提高天气预报预警的精准度，从而为人们提供高质量的天气信息服务。

1天气雷达概述

天气雷达大多是脉冲雷达，它主要由发射机、定向天线、接收机、显示器等组成。发射机产生高频脉冲，而定向天线发射探测脉冲和接收回波脉冲，接收机则用于放大回波脉冲的信号，显示器可以显示降水区、风暴等气象目标相对于雷达的位置、回波强度和结构，天气雷达常用的显示器有三种，一种是能够显示不同距离上气象目标物回波强度的距离显示器，另外一种是以雷达站为显示中心，把气象目标物的方位和距离的平视图以坐标形式显示出来的平面位置显示器，还有一种则是以直角坐标位置显示铅直平面内气象目标物距离和高度的距离高度显示器。天气雷达在特定的时间内发射出持续时间极短的脉冲信号，然后再收到由降雨颗粒所辐射回来的回波脉冲，而雨水对天气雷达的发射信号的散射程度与吸收通雨水强度、降雨颗粒的相态和冰晶颗粒的形态等特性都有一定的关系。通过研究降水反射回来的回波，即可判断雨水的特征，并利用相关的科学与实践关系式判定降水的强度和总降水量。目前我国常用的天气雷达主要为多普勒新一代天气雷达除了具备天气雷达的常规作用外，还可以利用电磁波的多普勒效应测算降水粒子的径向运动速度，从而推断降水云体的移动速度、风场结构等。新一代天气雷达能够对暴雨、冰雹等灾害性天气的发展过程进行有效的监测和预警，并能够较好的定量测量回波的强度，估算大范围的降水。

2天气雷达在天气预报预警中的具体应用

天气雷达的探测原理并不复杂，气象部门根据天气雷达提供的有关数据和图像，能够清晰的判断云雨目标物的性质，进而确定是降雨还是冰雹，以及是否伴随有雷电暴风等信息。天气雷达的时空分辨率和探测范围都较高，有效提高了天气预报预警服务的质量，下文将具体分析天气雷达在天气预报报警的实际应用。

2.1强对流天气监测和预警

强对流天气的天气状况极为复杂，是短时间内突然形成的并伴有剧烈运动的天气现象。强对流天气通常包括冰雹、暴雨及龙卷风等，它属于中小尺度的天气系统，空间范围一般在十几公里至三百公里之间，但强对流天气的破坏性极大，严重威胁着人们的生命财产安全。天气雷达的反射率因子产品、平均径向速度、谱宽数据及垂直液态含水量，为气象部门提供了全面的有关强对流天气的信息，通过对这些信息的比对分析，能够准确地监测到强对流天气，进而及时发布预警信息，提高大众的警觉性。

2.2监测降水范围和雨量

天气雷达对降水的监测是其在天气预报预警工作中最为常用的功能。天气雷达通过回波能够对大范围的降雨和雨量进行有效的监测，从而能够确定降水量及降水的动态变化。气象业务人员在观测雷达时，要注意回波的强度，并在日常运行过程中对雷达定量进行自动校准和检测，以确保雷达的回波强度能够被准确测量。暴雨天气严重影响大众的生产生活，甚至会造成暴洪等气象灾害，如果不能对暴雨天气及时进行监测和预警，将给大众的生命财产造成极大危害。天气雷达的反射率因子产品能够对降雨的强度、回波变化及发展趋势等信息进行直观的反映，气象业务人员通过天气雷达反射率因子、垂直液态含水量等对回波强度及变化情况等信息的分析，判断暴雨的特征，进而及时将暴雨的信息预报预警给社会大众，使大众做好预防工作。

2.3形成高分辨率数值天气预报模式

天气雷达的反射率因子和径向速度数据进行同化，可以提高分辨率数值。天气雷达能够根据回波的特征、卫星云图等，判断哪几种天气系统造成雷达所探测出的极端天气，从而再根据回波特征判断具体处于天气特征的哪一部分。当这一系列的分析都能够顺利的得以开展之后，那么接下来再对这其中的系统展开分析，这样必定可以很好的探测出已存在的天气系统。由此可以较为明确的了解到，天气雷达在天气数据处理方面发挥了重要的作用，改善了天气预报的精确度，因此气象业务人员应当重视天气雷达的应用。

2.4判断风场特征

天气雷达通过对回波强度判断能够监测大风等天气状况，而径向速度是云和雨粒子在雷达径向上的移动速度的一部分，平均径向速度则是对360度方位的角体径向数据的反映，通过这些信息进行一定的反演处理可以获取风暴、大气机构及优化的高空分析图。现阶段新一代天气雷达还能实现对风矢量在径向上分量的获取，从而为风暴等对流天气的预报预警服务提供了指导。

2.5保障重大活动的有序开展

日常生产生活中都需要开展一些室外的重大活动，活动开展的效果与天气信息也有密切关系。极端天气严重影响活动的正常开展，因此在举办大型活动前需要对天气情况进行了解，以确保活动的有效性。众所周知，强对流天气发形成的时间极短，因此要利用天气雷达对一定时间内的天气状况进行持续监测，以降低天气预报的误差，同时及时将天气变化情况告知社会大众，为活动的有序开展提供了可靠的天气预报预警服务支持。

3天气雷达的应用对天气预报预警的重要意义

我国天气雷达从无发展到世界先进，是经济建设和社会发展的需要，也是气象科技发展的成果。天气雷达的发展创新了探测技术和信号处理方法，可以对降水、冰雹、台风等气象过程进行精细化的观测和分析，提高了气象数据的精确度，进而提高了天气预报预警的准确性。同时天气雷达在气象灾害发生前就可以进行及时的探测和预警，从而给气象部门发布暴雨、大风等气象灾害提供了准确信息和时间，有效提高了气象灾害的预警能力，为相关部门采取防灾减灾措施提供依据。

结语

我国地域广阔、气象灾害频发，天气雷达能够对气象灾害进行有效的监测，在天气预报预警服务中发挥着重要作用。运用天气雷达，能够有效地监测和预警强对流天气，并分析暴雨、大风等对流天气的相关信息，提高了天气预报的准确率，也增强了气象灾害的预警能力，形成高分辨率数值天气预报模式，为人们的生产生活及重大活动提供了有效的气象信息保障。

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作者姓名：热孜亚•克比尔（1974.11）女，维吾尔族，新疆新和县人，本科学历，工程师，从事人工影响天气工作。

*通讯作者：刘新强（1970.06）男，汉族，陕西城固人，本科学历，工程师，从事天气雷达、人工防雹工作。